JP2007333486A - 車両用障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離や合体などの誤認識が生じにくい車両用障害物検知装置を提供する。
【解決手段】レーダ装置からスキャン角度毎に供給される検出強度変化データに基づいて、送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を決定する（Ｓ１０）。この確率分布は、ピークを最高確率とするが、ピークの前後に最高確率から漸減する範囲を有している。そのため、最高確率位置と実際の障害物までの距離との間に誤差があったとしても、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低くなり、完全な誤検出が減少する。従って、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。さらに、その確率分布に基づいて第１存在確率関係を作成し（Ｓ３０）、その第１存在確率関係と第２存在確率関係とを合成して、最新の合成存在確率関係を作成する（Ｓ６０）。これを用いて物体認識を行うことにより、さらに誤認識を減少させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体センサを用いて障害物を検知する車両用障害物検知装置に関する。

車両用障害物検知装置として、レーダ装置を用いる形式の障害物検知装置が広く知られている（たとえば、特許文献１）。この形式の障害物検知装置は、所定の掃引周期で、レーザ光やミリ波などの送信波を車両周囲の所定の掃引角度範囲に渡って照射し、その送信波の反射波が検出されたか否かによって障害物の有無を検知している。また、送信波を照射してから反射波が検出されるまので往復時間から障害物までの距離を算出している。この装置は、障害物として先行車両を検出して、先行車両との間の距離に基づいて警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間距離を保持するように車速を制御する装置などに利用されている。
特開平１１−３８１４１号公報

特許文献１の装置では、照射角を順次変化させつつ、送信波としてのレーザ光を掃引照射し、照射角毎に反射波が検出されるまでの時間から障害物までの距離として１つの値（＝ｒ）を決定している。しかしながら、レーダ装置には、当然に、種々の誤差があるため、決定された障害物までの距離ｒが実際の障害物までの距離とは異なる場合もある。すなわち、決定された障害物までの距離ｒには誤差がある。

特許文献１の装置では、１つの送信波毎に障害物を点として認識しており、認識した点が近接するものどうしを一体化することによって１つの障害物がどの範囲にあるかを決定しているが、１つ１つの点が誤差を持っているので、場合よっては、実際には異なる物体であるのに１つの物体として認識してしまったり（これを合体という）、逆に、１つの物体であるのに２つの物体として認識してしまったりすることがある（これを分離という）。

また、物体センサとして、レーダ装置ではなく、ステレオカメラを備えたものなど、レーダ装置以外のものを用いることも考えられるが、センサには不可避的に検出誤差があるので、レーダ装置以外の物体センサを用いたとしても、分離や合体などの誤認識が生じる可能性がある。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、分離や合体などの誤認識が生じにくい車両用障害物検知装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両外部から得られる信号に基づいて車両外部の所定の検出範囲における物体の有無およびその物体の位置を検出する物体センサを備え、その物体センサからの信号に基づいて所定の検出周期で車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、前記物体センサからの信号に基づいて、物体センサからその物体センサによって検出された物体へ向かう検出方向における障害物の存在確率分布を、その物体センサによって物体が検出された位置最高確率とし、前記検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する確率分布決定手段と、その確率分布決定手段によって、前記検出範囲の全範囲に渡って決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成する第１関係作成手段と、その第１関係作成手段によって作成された最新の第１存在確率関係と、その最新の第１存在確率関係と同じ時点の存在確率を過去の情報に基づいて推定した第２存在確率関係とを合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と、前回の検出周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係と、前々回の検出周期において前記合成手段によって作成された前々回合成存在確率関係との比較に基づいて、前々回から前回までの間における前記障害物の推定移動速度を算出する速度算出手段と、その速度算出手段によって算出された推定移動速度と、前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係とに基づいて、前記第２存在確率関係を作成する第２関係作成手段とを含むことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、確率分布決定手段によって、物体センサからその物体センサによって検出された物体に向かう方向における障害物の存在確率分布が決定される。この確率分布は、物体が検出された位置を最高確率とするが、その位置の前後に最高確率から漸減する範囲を有するように決定している。そのため、確率分布における最高確率位置と実際の障害物までの距離との間に誤差があったとしても、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低い。すなわち、完全な誤検出が減少する。そのため、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。第１関係作成手段では、上記確率分布に基づいて第１存在確率関係が作成されるが、さらに、合成手段によって、その第１存在確率関係と、その第１存在確率関係と同じ時点の存在確率が前回の合成存在確率関係に基づいて推定された第２存在確率関係とが合成されて、最新の合成存在確率関係が作成される。この合成存在確率関係を用いることにより、第１存在確率関係だけを用いて障害物の検知を行うよりも、さらに誤認識が減少する。

また、前記目的を達成するための請求項２記載の発明は、車両外部から得られる信号に基づいて車両外部の所定の検出範囲における物体の有無およびその物体の位置を検出する物体センサを備え、その物体センサからの信号に基づいて所定の検出周期で車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、前記物体センサとして、互いに検出形式の異なる第１物体センサと第２物体センサとを備え、前記第１物体センサからの信号に基づいて、第１物体センサからその第１物体センサによって検出された物体へ向かう第１検出方向における障害物の存在確率分布を、その第１物体センサによって物体が検出された位置を最高確率とし、前記第１検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、前記第２物体センサからの信号に基づいて、第２物体センサからその第２物体センサによって検出された物体へ向かう第２検出方向における障害物の存在確率分布を、その第２物体センサによって物体が検出された位置を最高確率とし、前記第２検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段と、前記検出範囲の全範囲に渡って前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成するとともに、前記検出範囲の全範囲に渡って前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第２の存在確率を表す第２存在確率関係を作成する確率関係作成手段と、その確率関係作成手段によって作成された第１の存在確率関係および第２の存在確率関係を合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段とを含むことを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、第１および第２確率分布決定手段によって、第１物体センサおよび第２物体センサからそれらによって検出された物体へ向かう第１および第２検出方向における障害物の存在確率分布が決定される。この確率分布は、物体が検出された位置を最高確率とするが、その位置の前後に最高確率から漸減する範囲を有するように決定しているので、前述したように、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低く、完全な誤検出が減少する。そのため、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。そして、確率関係作成手段では、第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて第１存在確率関係が作成されるとともに、第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて第２存在確率関係が作成される。これら２つの存在確率関係は、互いに検出形式の異なる物体センサを用いて作成されたものであり、検出形式が異なると検出しやすい物体が異なる。そのため、合成手段によって、第１存在確率関係と第２存在確率関係とが合成されて作成される合成存在確率関係は、第１および第２存在確率関係よりも実際に障害物が存在している場所における存在確率がゼロとなりにくい。従って、この合成存在確率関係を用いることにより、第１および第２存在確率関係の一方だけを用いて障害物の検知を行うよりも、さらに誤認識が減少する。

請求項３記載の発明は、前記物体センサとしてレーダ装置を備えたものである。すなわち、請求項３記載の発明は、所定の掃引周期で、車両周囲の所定の掃引角度範囲に渡って送信波を照射し、且つ、反射波を検出するレーダ装置を備え、そのレーダ装置による反射波の検出結果に基づいて車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、前記送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、前記送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する確率分布決定手段と、前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成する第１関係作成手段と、その第１関係作成手段によって作成された最新の第１存在確率関係と、その最新の第１存在確率関係と同じ時点の存在確率を過去の情報に基づいて推定した第２存在確率関係とを合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と、前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係と、前々回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前々回合成存在確率関係との比較に基づいて、前々回から前回までの間における前記障害物の推定移動速度を算出する速度算出手段と、その速度算出手段によって算出された推定移動速度と、前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係とに基づいて、前記第２存在確率関係を作成する第２関係作成手段とを含むことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、確率分布決定手段によって、各送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布が決定される。この確率分布は、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とするが、そのピークの前後に最高確率から漸減する範囲を有するように決定している。そのため、確率分布における最高確率位置と実際の障害物までの距離との間に誤差があったとしても、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低い。すなわち、完全な誤検出が減少する。そのため、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。そして、請求項１記載の発明と同様に、確率分布に基づいて作成した第１存在確率関係と、その第１存在確率関係と同じ時点の存在確率が前回の合成存在確率関係に基づいて推定された第２存在確率関係とを合成して最新の合成存在確率関係を作成している。この合成存在確率関係を用いて障害物の検知を行うことにより、さらに誤認識が減少する。

請求項４記載の発明は、請求項２の第１物体センサおよび第２物体センサとして、互いに送信波の種類が異なる２つのレーダ装置を備えたものである。すなわち、請求項４記載の発明は、所定の掃引周期で、車両周囲の所定の掃引角度範囲に渡って送信波を照射し、且つ、反射波を検出するレーダ装置を備え、そのレーダ装置による反射波の検出結果に基づいて車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、前記レーダ装置として、送信波としてレーザ光を照射するレーザレーダ装置と、送信波として超音波を照射する超音波レーダ装置とを備え、前記レーザレーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、前記超音波レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段と、前記掃引角度範囲に渡って照射された各レーザ光に対して前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成するとともに、前記掃引角度範囲に渡って照射された各超音波に対して前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第２の存在確率を表す第２存在確率関係を作成する確率関係作成手段と、その確率関係作成手段によって作成された第１の存在確率関係および第２の存在確率関係を合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段とを含むことを特徴とする。

この請求項４の発明によれば、第１および第２確率分布決定手段によって、各送信波（レーザ光または超音波）の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布が決定される。この確率分布は、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とするが、そのピークの前後に最高確率から漸減する範囲を有するように決定しているので、前述したように、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低く、完全な誤検出が減少する。そのため、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。そして、確率関係作成手段では、第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて第１存在確率関係が作成されるとともに、第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて第２存在確率関係が作成される。これら２つの存在確率関係は、互いに異なる種類のレーダ装置を用いて作成されたものであり、レーダ装置は種類によって検出しやすい障害物が異なる。そのため、合成手段によって、第１存在確率関係と第２存在確率関係とが合成されて作成される合成存在確率関係は、第１および第２存在確率関係よりも実際に障害物が存在している場所における存在確率がゼロとなりにくい。従って、この合成存在確率関係を用いることにより、第１および第２存在確率関係の一方だけを用いて障害物の検知を行うよりも、さらに誤認識が減少する。

ここで、請求項３の装置においても、請求項４のように２種類の異なるレーダ装置を用いることが好ましい。請求項５記載の発明は、請求項３の装置において、２種類の異なるレーダ装置を用い、請求項３における第１存在確率関係として、請求項４の合成存在確率関係を用いたものである。

すなわち、請求項５記載の発明は、請求項３の車両用障害物検知装置において、前記レーダ装置として、送信波としてレーザ光を照射するレーザレーダ装置と、送信波として超音波を照射する超音波レーダ装置とを備え、
前記確率分布決定手段として、前記レーザレーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、前記超音波レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段とを備え、
前記第１関係作成手段は、前記掃引角度範囲に渡って照射された各レーザ光に対して前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１−１存在確率関係を作成するとともに、前記掃引角度範囲に渡って照射された各超音波に対して前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１−２存在確率関係を作成し、それら第１−１存在確率関係と第１−２存在確率関係とを合成して第１存在確率関係を作成するものであることを特徴とする。

この請求項５記載の発明によれば、２種類のレーダ装置を用いてそれぞれ作成した第１−１存在確率関係と第１−２存在確率関係とを合成して第１存在確率関係を作成しているので、第１存在確率関係が表す障害物の存在確率の精度が向上する。また、第２存在確率関係も、この第１存在確率関係に基づいて作成された合成存在確率関係に基いており、それら第１、第２存在確率関係が合成手段によって合成されることによって合成存在確率関係が作成される。従って、この合成存在確率関係を用いて障害物検知を行うことにより、一層、誤認識を減少させることができる。

また、上記存在確率関係は、請求項６記載のように、絶対座標系で表されていることが好ましい。絶対座標系で表されている場合、障害物の座標は車両の移動によって影響を受けない。そのため、演算処理が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の車両用障害物検知装置としての機能を備えた車両制御装置１の構成を示すブロック図である。

車両制御装置１はコンピュータ４を中心に構成されている。コンピュータ４はマイクロコンピュータを主な構成として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。

コンピュータ４には、物体センサとしてのレーザレーダ装置５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の検出データが入力されている。またコンピュータ４は、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力している。

更にコンピュータ４は、警報音量を設定する警報音量設定器２４、後述の警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７及びヨーレートセンサ２８を備えている。またコンピュータ４は、電源スイッチ２９を備え、その「オン」により、所定の処理を開始する。

ここで、レーザレーダ装置５は、送受信機３１とその送受信機３１を制御する制御部３３とを備えている。その送受信機３１は、制御部３３によって制御されることにより、所定の光軸（中心軸）を中心にして車両前方へレーザ光を車幅方向の所定角度の範囲で不連続に掃引照射（スキャン）して出力する。また、送受信機３１は、上記送信波の反射波を検出する。制御部３３は、送信波を照射してからの経過時間に対する反射波の検出信号強度の変化（以下、これを検出強度変化データという）を一時的に記憶する機能を備えており、また、この検出強度変化データをコンピュータ４へ出力する。なお、出射するレーザビームの形状は略円形、楕円形、長方形等、どのような形状でもよい。なお、上記関係はスキャン角度（走査方向）θとともに一時的に記憶される。

コンピュータ４は、このように構成されていることにより、障害物が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理を実施している。障害物としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車等がある。また、コンピュータ４は、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより、前車の状況に合わせて車速を制御する、いわゆるクルーズ制御も同時に実施している。

図２はコンピュータ４の制御ブロック図を示している。レーザレーダ装置５の制御部３３から出力されたデータは、物体認識部４１へ供給される。

車速演算部４２、ヨーレート演算部４３、操舵角演算部４４は、それぞれ、車速センサ７からの車速信号、ヨーレートセンサ２８からのヨーレート信号、ステアリングセンサ２７からの舵角信号に基づいて、車速、ヨーレート、操舵角を逐次算出する。これらの演算部４２、４３、４４における演算結果は、カーブ半径算出部４５および物体認識部４１に供給される。

カーブ半径算出部４５では、車速演算部４２で演算された車速と、ヨーレート演算部４３で演算されたヨーレートと、操舵角演算部４４で演算された操舵角とに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。

物体認識部４１では、レーザレーダ装置５からのデータを、車速演算部４２で演算された車速、ヨーレート演算部４３で演算されたヨーレート、および操舵角演算部４４で演算された操舵角を用いて絶対座標系に変換し、その絶対座標系に変換したデータに基づいて、車両前方の物体を認識する。さらに、その物体の種別、大きさ、速度等を決定する。この物体認識部４１の処理は後に詳述する。

センサ異常検出部４６は、物体認識部４１において絶対座標系に変換されたデータが異常であるかどうかを検出し、異常である場合には、その旨をセンサ異常表示器１７に表示する。

先行車判定部４７は、カーブ半径算出部４５で算出されたカーブ半径、および、物体認識部４１で認識された物体の種別、大きさ、速度等に基づいて、物体認識部４１で認識された物体のうちのどれが先行車であるかを判定する。そして、その先行車までの距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを算出する。

車間制御部および警報判定部４８は、先行車判定部４７で算出された先行車との距離Ｚおよび相対速度Ｖｚ、さらに、自車速Ｖｎ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態に基づいて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に、先行車との車間距離を調整するための信号を出力するとともに、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。

また、車間制御部および警報判定部４８は、自車速、前車相対速度、前車加速度、物体位置、物体幅、物体種別、ブレーキスイッチ９の出力、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報音量設定器２４の設定内容に基づいて定まる音量で警報音発生器１３から警報音を出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。

次に、物体認識部４１における物体認識処理の内容を説明する。図３は、その物体認識処理の内容を示すフローチャートである。この図３に示す処理は、レーザ光の１スキャン毎に実行する。

まず、確率分布決定手段に相当するステップＳ１０では、レーザレーダ装置５からスキャン角度θ毎に供給される検出強度変化データを、その検出強度変化データ中のピーク位置を障害物の最高確率とし、そのピーク前後の存在確率が最高確率から漸減する範囲を有する確率分布に変換する。また、検出強度変化データは、送信波を照射してからの経過時間に対する検出信号強度の変化を表したものであるが、この確率分布は、経過時間を、それと一対一に対応する距離に変換する。この距離は、ステップＳ１０の段階では、レーザレーダ装置５の送受信機３１の位置を原点とする相対座標系である。すなわち、ステップＳ１０における確率分布は、レーザレーダ装置５の送受信機５からの距離に対する障害物の存在確率を表した関係となる。

図４（Ａ）は、レーザレーダ装置５から供給される検出強度変化データの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をステップＳ１０で処理して得られる確率分布を示す図である。この図４に基づいて確率分布をさらに説明する。

上記確率分布において、ピークは、予め１００％近くの数値に設定された所定確率（たとえば９０％）とする。また、確率が漸減する範囲は、予め実験に基づいて設定されており、たとえば、標準偏差σ乃至その２〜３倍程度とされる。なお、図４（Ｂ）では、ピークからその前後に確率を一直線的に減少させているが、曲線状にまたは折れ線的に確率を減少させてもよい。

さらに、ピークよりも後ろ側（距離が遠い側）の確率は、ピークから漸減していった確率が５０％となった距離から以降をその５０％一定とする。これは、ピーク（障害物）によって送信波が反射されるために、そのピークの後ろ側に別の障害物があるかどうかを検知することができないので、障害物がある可能性と障害物がない可能性とを同じにするのである。また、ピークよりも前側の確率は、確率が予め設定された前側漸減下限確率（ここでは１０％）となるまでピークから直線的に減少させる。その距離から原点までは、その距離と原点とを直線的に結ぶように確率を直線的に変化させる。従って、ピークの前も確率がゼロとなる範囲はないことになる。このようにするのは、硝子板など、レーザ光が透過してしまう障害物がある可能性を考慮したものである。なお、ピークの後ろ側と同様に、ピークの前側も、１０％となった距離よりも原点側をその１０％一定としてもよい。また、ピークの後ろ側の一定値も５０％である必要はなく、３０％程度でもよいが、この値は前側漸減下限確率よりも高いことが好ましい。

続くステップＳ２０では、ステップＳ１０で得た確率分布を絶対座標系に変換する。具体的には、車速演算部４２、ヨーレート演算部４３、操舵角演算部４４によって逐次演算される車速、ヨーレート、操舵角に基づいて車両の絶対座標系における位置を逐次更新して、前回の処理時からの車両の移動距離および移動方向を演算する。そして、その演算した情報に基づいてステップＳ１０で得た確率分布の座標系を絶対座標系に変換する。なお、ステップＳ１０ではスキャン角度θ毎に確率分布が得られ、ステップＳ２０では、ステップＳ１０で得られた全ての確率分布を絶対座標系に変換する。

続くステップＳ３０は第１関係作成手段に相当する。このステップＳ３０では、ステップＳ２０で得られた全ての確率分布を合成して、水平面座標における障害物の存在確率を表す第１存在確率関係を作成する。図５は、このステップＳ３０で作成される第１存在確率関係の一例を示す図である。なお、ステップＳ２０で得られた全ての確率分布を合成して得られる第１存在確率関係は、自車位置を中心とする扇形状の平面となるが、図５は、その一部分を切り取った図である。この図５に示すように一部分を切り取って用いてもよい。

図５に示す例では、横位置が２．６ｍ付近であって縦位置が２ｍ付近の位置と、横位置が６．５ｍ付近であって縦位置が４ｍ付近に、それぞれ存在確率のピーク領域Ｐ１、Ｐ２がある。このピーク領域Ｐ１、Ｐ２は、図４（Ｂ）にて説明した確率が漸減する領域である。そして、そのピーク領域Ｐ１、Ｐ２と自車位置Ｃとを結んで構成される手前領域Ｒ１、Ｒ２は、存在確率が１０％から０％まで直線的に減少している領域である。スキャン角度θよりも外側の範囲は、送信波をスキャンしていないために、障害物がある確率と障害物がない確率とを同じ値、すなわち５０％にしている。また、スキャン角度θの範囲内においても、前述の領域以外は、全て存在確率が５０％となっている。これらの領域は、障害物の後ろであるために、その障害物とは別の障害物があるかどうかを判別することができない領域、または、送信波を照射したが反射波が検出されなかったために、その送信波の照射方向に障害物が存在するかどうかを判別できない領域である。

続くステップＳ４０は速度算出手段に相当する。このステップＳ４０では、繰り返し実行するこの図３の物体認識処理において、前回実行したステップＳ６０において作成した合成存在確率関係と前々回実行したステップＳ６０で作成した合成存在確率関係とを用いて、画像処理分野においてオプティカルフロー法と呼ばれている公知の方法と同様の方法によって、推定移動速度を算出する。また、この推定移動速度の算出は、合成存在確率関係における平面座標内の全範囲にわたって、所定距離間隔（たとえば１０ｃｍ間隔）で行う。

具体的には、合成存在確率関係の平面座標におけるある位置の推定移動速度を算出するには、前々回の合成存在確率関係でのその位置の確率を確認し、その確認した確率と同じ（または類似する）確率が前回の合成存在確率関係においてどの位置に存在するかによって、その位置にある物体が前々回から前回にかけてどれだけ移動したかを決定する。そして、そのどれだけ移動したかということと、前々回ステップＳ６０を実行してから前回ステップＳ６０を実行するまでの時間とに基づいて、推定移動速度を算出する。

図６は、上記ステップＳ４０において算出した全ての推定移動速度を平面的に例示した図であり、推定移動速度をベクトル表示している。図６に示した例は、図５において２つのピーク領域Ｐ１、Ｐ２（障害物が存在する確率が高い領域）が形成されている領域に長さを持ったベクトルＶ１、Ｖ２が見られる。このことから、図５のピーク領域Ｐ１、Ｐ２に存在する物体は移動していると予想できる。また、図６において、図５のピーク領域Ｐ１、Ｐ２に対応する領域以外は、すべて推定移動速度が点（すなわち速度がゼロ）となっており、物体の移動はないことが分かる。

続くステップＳ５０は第２関係作成手段に相当し、前回のステップＳ６０で作成した合成存在確率関係における水平面座標に対応する存在確率を、それぞれ、上記ステップＳ４０で算出した推定移動速度だけ移動させることにより、第２存在確率関係を作成する。

なお、このようにして、同じまたは類似した確率が、前々回から前回にかけてどこに移動したかに基づいて推定移動速度を算出する場合、移動先が複数の移動元から発生する場合も生じる。この場合には、移動元の候補のうち一番高い確率のものを用いることにする。また、どこからも移動がなく、しかも、元の確率が別の座標へ移動してしまい、そのままではその座標の確率が決定できないこともある。この場合には、その座標にはすでに物体が存在しない確率が高いが、物体が存在する可能性を完全に否定はできないので、その座標の存在確率を、比較的低い確率、たとえば、１０％に設定する。

図７は、ステップＳ５０で作成される第２存在確率関係の一例を示す図である。この第２存在確率関係は、過去（前々回および前回）の合成存在確率関係から今回の存在確率関係を予測したものということができ、図７では、図６において比較的大きな移動を示すベクトルＶ２が算出されていることに対応して、ピーク領域Ｐ２が移動すると予想されている。また、図７では、ピーク領域Ｐ１、Ｐ２から横方向において自車から遠ざかる方向に向かうほど、存在確率が上昇する三角形の領域が形成されている。

続くステップＳ６０は合成手段に相当し、ステップＳ３０で作成した第１存在確率関係と、ステップＳ５０で作成した第２存在確率関係とを掛け合わせて、合成存在確率関係を作成する。図８は、ステップＳ６０で作成される合成存在関係の一例を示す図である。この図８は、図５の第１存在確率関係と図７の第２存在確率関係とを、同じ座標の存在確率同士を掛け合わせることによって得られるものである。なお、存在確率の掛け合わせを繰り返していくと、存在確率の値は掛け合わせの度に低下していく。そこで、掛け合わせの度に正規化を行ってもよい。ただし、本実施形態では、次のステップＳ７０の物体検出処理において、存在確率を相対評価しており、存在確率の絶対値が物体検出精度に影響を与えないので、正規化は行わない。

そのステップＳ７０では、ステップＳ６０で算出した合成存在確率関係において、最高存在確率を決定し、その最高確率を基準として定まる所定確率（たとえば、最高確率の７０％）以上の座標を、物体が存在する座標として決定する。さらに、その決定した座標に基づいて物体の大きさ・形状を決定する。また、その大きさ・形状から物体の種別を認識するとともに、同じ物体がどの程度移動したかに基づいて物体の移動速度も決定する。そして、これらの情報を先行車判定部４７へ出力する。

以上、説明した本実施形態によれば、図３のステップＳ１０で、レーザレーダ装置５からスキャン角度θ毎に供給される検出強度変化データ（図４（Ａ））に基づいて、送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布（図４（Ｂ））が決定される。この確率分布は、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とするが、そのピークの前後に最高確率から漸減する範囲を有している。そのため、確率分布における最高確率位置と実際の障害物までの距離との間に誤差があったとしても、実際に障害物が存在する位置の確率がゼロとなる可能性は低くなり、完全な誤検出が減少する。従って、誤検出によって生じる分離・合体などの誤認識が生じにくくなる。

そして、ステップＳ３０において、上記確率分布に基づいて第１存在確率関係（図５）が作成されるが、さらに、ステップＳ６０において、上記第１存在確率関係と、その第１存在確率関係と同じ時点の存在確率が前回の合成存在確率関係に基づいて推定された第２存在確率関係（図７）とが合成されて、最新の合成存在確率関係（図８）が作成される。この合成存在確率関係を用いて物体認識を行っているので、第１存在確率関係だけを用いて障害物の検知を行うよりも、さらに誤認識を減少させることができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明において前述の第１実施形態と同一の構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

図９は、第２実施形態の車両制御装置５０の構成を示すブロック図である。この車両制御装置５０は、第１実施形態の車両制御装置１、超音波レーダ装置５２を加えた構成を有している。この超音波レーダ装置５２は、図示しない内部に、レーザレーダ装置５と同様に、送受信機および制御部を備えている。そして、レーザレーダ装置５と同様に、スキャン角度θで送信波（超音波）を車両前方に掃引照射して、その反射波を検出する。また、検出した反射波は、レーザレーダ装置５と同様に、検出強度変化データとしてコンピュータ４に出力する。

図１０は、第２実施形態におけるコンピュータ４の物体認識部４１の処理内容を示すフローチャートである。図１０において、図３と同じ番号が付されているステップは図３と同じ処理である。従って、図１０に示す処理は、ステップＳ１５、２５、３２、３４が図３と異なる処理である。

ステップＳ１５は、超音波レーダ装置５２からスキャン角度θ毎に供給される検出強度変化データを、ステップＳ１０と同様にして、確率分布に変換して第２確率分布とする。このステップＳ１５が第２確率分布決定手段に相当する。また、このステップＳ１５で得られる確率分布と区別するために、第２実施形態では、ステップＳ１０において得られるものを第１確率分布という。なお、第２実施形態では、ステップＳ１０が第１確率分布決定手段に相当する。

そして、続くステップＳ２５では、ステップＳ１０、１５でそれぞれ決定した第１、第２確率分布を、図３のステップＳ２０と同様にして、絶対座標に変換する。

ステップＳ３２は、ステップＳ１５で決定した第２確率分布をステップＳ３０と同様にして、ステップＳ２５において絶対座標に変換された全ての第２確率分布を合成して、水平面座標における障害物の存在確率を表す存在確率関係を作成する。この存在確率関係を第１−２存在確率関係といい、これと区別するために、第２実施形態では、ステップＳ３０で作成したものを第１−１存在確率関係という。

そして、ステップＳ３４では、ステップＳ３０で作成した第１−１存在確率関係とステップＳ３２で作成した第１−２存在確率関係とを、図３のステップＳ６０と同じようにして合成して、第１存在確率関係とする。そして、ステップＳ４０へと進む。ステップＳ４０以下の処理は図３と同様である。なお、ステップＳ３０乃至３４が第１関係作成手段に相当する。

この第２実施形態によれば、２種類のレーダ装置５、５２を用いてそれぞれ作成した第１−１存在確率関係と第１−２存在確率関係とを合成して第１存在確率関係を作成している（ステップＳ３４）。そのため、第１存在確率関係が表す障害物の存在確率の精度が向上する。また、第２存在確率関係も、この第１存在確率関係に基づいて作成された合成存在確率関係に基いており（ステップＳ５０）、それら第１、第２存在確率関係が、ステップＳ６０において合成されることによって、合成存在確率関係が作成される。この合成存在確率関係を用いて障害物検知が行われるので、一層、誤認識を減少させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、物体センサとしてレーザレーダ装置５、超音波レーダ装置５２を用いていたが、ミリ波レーダ装置などの他の形式のレーダ装置を用いてもよい。また、ステレオカメラによって車両外部の所定方向を撮像して画像解析によって物体の有無および位置を検出する形式の物体センサを用いてもよい。

また、前述の第２実施形態において作成された第１存在確率関係をそのまま用いて障害物の検知を行ってもよい。

また、前述の実施形態では、送信波を一次元的に掃引照射していたが、前述の実施形態の照射範囲を１ラインとして、そのラインの上下方向にも同様に送信波を掃引照射することによって、掃引照射範囲を二次元としてもよい。前述の実施形態のように、一次元的に送信波を照射する場合、水平面内において、すなわち二次元的に、物体を認識できるので、掃引照射範囲を二次元とする場合には、三次元的に物体を認識することができる。

また、前述の実施形態では、送信波を車両前方に向けて照射していたが、照射方向は車両後方であってもよい。

また、前述の実施形態では、車速センサ７、ヨーレートセンサ２８、ステアリングセンサ２７を用いて車両の位置を検出していたが、ＧＰＳ受信機を設けて、これらのセンサからの情報に加えて、ＧＰＳ受信機からの情報を用いてもよい。または、それらのセンサの一部または全部に代えて、ＧＰＳ受信機からの情報を用いてもよい。また、自車が走行していないときに本発明装置を用いることも、もちろん可能である。

本発明の車両用障害物検知装置としての機能を備えた車両制御装置１の構成を示すブロック図である。 コンピュータ４の制御ブロック図である。 図２の物体認識部４１における物体認識処理の内容を示すフローチャートである。 （Ａ）は、レーザレーダ装置５から供給される検出強度変化データの一例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）をステップＳ１０で処理して得られる確率分布を示す図である。 図３のステップＳ３０で作成される第１存在確率関係の一例を示す図である。 図３のステップＳ４０において算出した全ての推定移動速度を平面的に例示した図である。 図３のステップＳ５０で作成される第２存在確率関係の一例を示す図である。 図３のステップＳ６０で作成される合成存在関係の一例を示す図である。 第２実施形態の車両制御装置５０の構成を示すブロック図である。 第２実施形態におけるコンピュータ４の物体認識部４１の処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１：車両制御装置（車両用障害物検知装置）
５：レーザレーダ装置（物体センサ）
５０：車両制御装置（車両用障害物検知装置）
５２：超音波レーダ装置（物体センサ）
Ｓ１０：確率分布決定手段（第１確率分布決定手段）
Ｓ１５：第２確率分布決定手段
Ｓ３０：第１関係作成手段
Ｓ３０乃至Ｓ３４：第１関係作成手段
Ｓ４０：速度算出手段
Ｓ５０：第２関係作成手段
Ｓ６０：合成手段

Claims (6)

1. 車両外部から得られる信号に基づいて車両外部の所定の検出範囲における物体の有無およびその物体の位置を検出する物体センサを備え、その物体センサからの信号に基づいて所定の検出周期で車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、
   前記物体センサからの信号に基づいて、物体センサからその物体センサによって検出された物体へ向かう検出方向における障害物の存在確率分布を、その物体センサによって物体が検出された位置最高確率とし、前記検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する確率分布決定手段と、
   その確率分布決定手段によって、前記検出範囲の全範囲に渡って決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成する第１関係作成手段と、
   その第１関係作成手段によって作成された最新の第１存在確率関係と、その最新の第１存在確率関係と同じ時点の存在確率を過去の情報に基づいて推定した第２存在確率関係とを合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と、
   前回の検出周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係と、前々回の検出周期において前記合成手段によって作成された前々回合成存在確率関係との比較に基づいて、前々回から前回までの間における前記障害物の推定移動速度を算出する速度算出手段と、
   その速度算出手段によって算出された推定移動速度と、前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係とに基づいて、前記第２存在確率関係を作成する第２関係作成手段と
   を含むことを特徴とする車両用障害物検知装置。
2. 車両外部から得られる信号に基づいて車両外部の所定の検出範囲における物体の有無およびその物体の位置を検出する物体センサを備え、その物体センサからの信号に基づいて所定の検出周期で車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、
   前記物体センサとして、互いに検出形式の異なる第１物体センサと第２物体センサとを備え、
   前記第１物体センサからの信号に基づいて、第１物体センサからその第１物体センサによって検出された物体へ向かう第１検出方向における障害物の存在確率分布を、その第１物体センサによって物体が検出された位置を最高確率とし、前記第１検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、
   前記第２物体センサからの信号に基づいて、第２物体センサからその第２物体センサによって検出された物体へ向かう第２検出方向における障害物の存在確率分布を、その第２物体センサによって物体が検出された位置を最高確率とし、前記第２検出方向において物体が検出された位置の前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段と、
   前記検出範囲の全範囲に渡って前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成するとともに、前記検出範囲の全範囲に渡って前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第２の存在確率を表す第２存在確率関係を作成する確率関係作成手段と、
   その確率関係作成手段によって作成された第１の存在確率関係および第２の存在確率関係を合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と
   を含むことを特徴とする車両用障害物検知装置。
3. 所定の掃引周期で、車両周囲の所定の掃引角度範囲に渡って送信波を照射し、且つ、反射波を検出するレーダ装置を備え、
   そのレーダ装置による反射波の検出結果に基づいて車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、
   前記送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、前記送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する確率分布決定手段と、
   前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成する第１関係作成手段と、
   その第１関係作成手段によって作成された最新の第１存在確率関係と、その最新の第１存在確率関係と同じ時点の存在確率を過去の情報に基づいて推定した第２存在確率関係とを合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と、
   前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係と、前々回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前々回合成存在確率関係との比較に基づいて、前々回から前回までの間における前記障害物の推定移動速度を算出する速度算出手段と、
   その速度算出手段によって算出された推定移動速度と、前回の掃引周期において前記合成手段によって作成された前回合成存在確率関係とに基づいて、前記第２存在確率関係を作成する第２関係作成手段と
   を含むことを特徴とする車両用障害物検知装置。
4. 所定の掃引周期で、車両周囲の所定の掃引角度範囲に渡って送信波を照射し、且つ、反射波を検出するレーダ装置を備え、
   そのレーダ装置による反射波の検出結果に基づいて車両周辺の障害物を検知する車両用障害物検知装置であって、
   前記レーダ装置として、互いに送信波の種類が異なる第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
   前記第１レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、
   前記第２レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段と、
   前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１の存在確率を表す第１存在確率関係を作成するとともに、前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第２の存在確率を表す第２存在確率関係を作成する確率関係作成手段と、
   その確率関係作成手段によって作成された第１の存在確率関係および第２の存在確率関係を合成して、合成存在確率関係を作成する合成手段と
   を含むことを特徴とする車両用障害物検知装置。
5. 請求項３の車両用障害物検知装置において、
   前記レーダ装置として、互いに送信波が異なる第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
   前記確率分布決定手段として、
   前記第１レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第１確率分布決定手段と、
   前記第２レーダ装置から送信波を照射してからの経過時間と反射波の検出信号強度との間の関係に基づいて、その送信波の照射方向における距離に対する障害物の存在確率分布を、反射波の検出信号強度のピークを最高確率とし、そのピークの前後の存在確率が前記最高確率から漸減する範囲を有するように決定する第２確率分布決定手段とを備え、
   前記第１関係作成手段は、前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記第１確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１−１存在確率関係を作成するとともに、前記掃引角度範囲に渡って照射された各送信波に対して前記第２確率分布決定手段によって決定された複数の確率分布を用いて、水平面座標における障害物の第１−２存在確率関係を作成し、それら第１−１存在確率関係と第１−２存在確率関係とを合成して第１存在確率関係を作成するものである
   ことを特徴とする車両用障害物検知装置。
6. 前記存在確率関係が絶対座標系で表されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用障害物検知装置。

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